Ejercicios esenciales: una mejor comprensión de nuestra vía de energía aeróbica

Un atributo fundamental de la aptitud siempre ha sido nuestra incansable búsqueda de nuevas ideas cuando se trata de programaación. Ya sea de naturaleza evolutiva o incremental; tendencia o moda, parece que prosperamos desafiando el status quo en nuestra búsqueda de algo mejor, más grande, más fuerte o más rápido. Fuera de la tecnología portátil, quizás la mayor tendencia de acondicionamiento físico en los últimos años ha sido la creciente popularidad de entrenamientos de tipo intervalo más cortos, más eficientes en el tiempo, realizados a intensidades o tasas de trabajo más altas (por ejemplo, Tabata, HIIT). Aunque este formato de entrenamiento no es de ninguna manera nuevo, se remonta a principios y mediados de la década de 1990 en el acondicionamiento deportivo, es su reciente introducción al público en general lo que ha aumentado la importancia de esta modalidad de ejercicio.

¿Qué podría haber comenzado con nuestra obsesión por la pérdida de peso? seguimiento de la actividad y las calorías; y nuestra falta de tiempo disponible para hacer ejercicio; ahora ha cambiado todo nuestro enfoque filosófico para la programación de ejercicios y pone mayor atención en el metabolismo, las vías de energía y la utilización de combustible. Además, esto también ha despertado el interés en una variedad de prácticas no tradicionales como cardio en ayunas and ketones. Unfortunately, the complexity of these biological systems has also generated much misinformation and misunderstanding on these topics as well. And, as fitness practitioners, we are held to a standard of providing evidence-based education and programming to the public, and therefore need to understand fuel utilization and the respective roles within the energy pathways. It is the intent of this article to present key essentials of our energy pathways and discuss the popular practice of fasted cardio.

Los caminos de la energía:

La energía para alimentar el trabajo biológico se produce aeróbicamente en presencia de oxígeno o anaeróbicamente en ausencia de oxígeno (1). Como se ilustra en la Figura 1-1, la vía aeróbica produce grandes cantidades de energía, aunque más lentamente, y puede utilizar los tres macronutrientes como fuente de combustible. Por el contrario, las vías anaeróbicas, que comprenden tanto el sistema de energía fosfágeno (inmediato) como la vía glucolítica rápida, producen energía rápidamente, pero en cantidades limitadas, y solo pueden utilizar glucosa como fuente de combustible (2). Sin embargo, dado el alcance de este artículo, solo revisaremos la vía aeróbica, ya que refleja la mayor fuente de nuestras calorías en un día e involucra los tres macronutrientes consumidos en nuestra dieta.

Figura 1-1: Descripción general de las vías bioenergéticas

Respiración aeróbica: respiración mitocondrial

La respiración aeróbica ocurre dentro de las mitocondrias, los orgánulos ubicados dentro de las células que producen energía. Sin embargo, los tres combustibles se someten a una preparación primaria con el fin de prepararlos para entrar en las mitocondrias. Las rutas de los tres macronutrientes se ilustran en la Figura 1-2, pero antes de discutir cada uno, definamos primero los combustibles:

• Triglicéridos (TG) - una simple grasa que representa la principal forma de almacenamiento de grasa dentro del cuerpo. Los triglicéridos están compuestos por una molécula de glicerol que forma la columna vertebral de la molécula que se une a tres ácidos grasos libres (FFA). Son estos FFA con los que muchos de nosotros estamos familiarizados, ya que se pueden clasificar por su longitud como de cadena corta, de cadena media o de cadena larga; y se clasifican por su estructura en saturados, monoinsaturados o poliinsaturados. Antes de ingresar a la vía respiratoria, los TG deben separarse en los componentes básicos glicerol y FFA, después de lo cual los FFA se preparan aún más para entrar en el ciclo de Krebs a través de la beta-oxidación que descompone las cadenas de carbono más largas en fragmentos de 2 carbonos (3).
• Carbohidratos existen dentro del cuerpo ya sea como una forma almacenada llamada glucógeno o como glucosa cuando se absorbe y se usa inmediatamente como combustible. Todos los carbohidratos se someten a glucólisis (metabolismo anaeróbico de carbohidratos), un proceso que tiene lugar fuera de las mitocondrias. El producto final de la glucólisis es la formación de piruvato que cruza hacia las mitocondrias para continuar en la vía aeróbica o se convierte en lactato (anaeróbico); ambos pueden ocurrir simultáneamente. Es la disponibilidad de oxígeno que se entrega a las mitocondrias lo que determina cuánto piruvato pasará a las mitocondrias (es decir, más oxígeno equivale a una mayor entrada de piruvato en las mitocondrias). Cualquier exceso no puede permanecer como piruvato en la célula ya que esto ralentiza la glucólisis, por lo que se convierte en lactato al unirse con iones de hidrógeno, que también se producen durante la glucólisis. Normalmente, los iones de hidrógeno también se transportan a las mitocondrias para completar la respiración, pero un exceso es problemático ya que reduce el pH del tejido, lo que afecta la función muscular y las vías de energía. Esencialmente, la combinación de piruvato con iones de hidrógeno para formar lactato permite que el músculo continúe trabajando más de lo normal. Esto se ilustra con el número 1 en la Figura 1-2.
• Las proteínas se diferencian de las grasas y los carbohidratos en que contienen el elemento nitrógeno, que no cumple ninguna función en la respiración. Posteriormente, debe eliminarse (desaminación), produciendo amoniaco potencialmente dañino para el organismo (4). El amoníaco se convierte rápidamente en urea en el hígado y luego se excreta principalmente a través de la orina a través de los riñones. Esto se ilustra con el número 6 en la Figura 1-2.

Figura 1-2: El molino metabólico: utilización de combustible dentro de las vías energéticas

En las primeras impresiones, el molino metabólico parece complicado y confuso, pero usaremos una analogía con la que estamos más familiarizados para ayudar a comprender sus complejidades. Comencemos observando el ciclo de Krebs: es el punto donde los 3 macronutrientes convergen en las mitocondrias. Piense en el ciclo de Krebs como un bar o club nocturno, un lugar donde todos quieren reunirse.

• Piense en los TG que representan a mujeres solteras que vienen al bar de bicicletas de Krebs desde la parte TG de la ciudad. Llegan vestidos para bailar y socializar como acetil-CoA (el compuesto que ingresa al ciclo de Krebs); considere su preparación para la noche como beta-oxidación. Esto se ilustra con el número 3 en la Figura 1-2. Desafortunadamente, la barra de bicicletas de Krebs tiene una política solo para parejas, por lo tanto, todas las mujeres solteras necesitan un compañero para ingresar. Por lo general, cuentan con conocer hombres solteros que también están convergiendo en la barra de ciclo de Krebs de una parte diferente de la ciudad (es decir, carbohidratos). Lo que esto significa esencialmente es que para que las grasas se metabolicen por completo, necesitan tener carbohidratos presentes.
• Ahora considere el destino de los carbohidratos. Como se mencionó anteriormente, la glucólisis produce piruvato que es único en el sentido de que puede producir mujeres solteras (acetil-CoA) o hombres solteros (oxaloacetato). Esto se ilustra con el número 2 en la Figura 1-2. Volviendo a nuestra analogía con el bar, considerando cómo la parte TG de la ciudad ofrece suficientes mujeres solteras, la parte de carbohidratos de la ciudad generalmente proporciona a los hombres solteros (es decir, oxaloacetato). Colectivamente, las mujeres solteras de la parte TG de la ciudad se unen a los hombres solteros de la parte de carbohidratos de la ciudad y entran al bar de bicicletas Curbs.

A lo largo de nuestra existencia, los humanos hemos tenido que soportar períodos de hambruna, en los que la comida escaseaba o faltaba. En el caso de que nuestras reservas de carbohidratos disponibles se agoten o escaseen (piense en las dietas restringidas en carbohidratos de hoy), limitamos la disponibilidad de hombres solteros que llegan de la parte de carbohidratos de la ciudad. Esto fuerza un estado de supervivencia metabólica donde el cuerpo se ve obligado a adaptarse para sobrevivir y no perecer.

• Volviendo a nuestra analogía con el bar, piense en el bar que no recibe suficientes negocios debido a la falta de hombres solteros de la parte de carbohidratos de la ciudad. En un intento por impulsar el negocio, el gerente opta por llamar a su amigo que administra un bar deportivo en la zona de proteínas de la ciudad (considere el negocio y la rentabilidad la producción de energía). Él hace dos ofertas a los clientes en el bar de deportes en la tierra de las proteínas: únete a las mujeres solteras para socializar en el club o entra secretamente por la puerta trasera para disfrutar de las bebidas especiales (es decir, generar energía).
• Aquellos que desean socializar con las mujeres solteras (aminoácidos glucogénicos) son transportados a través de la parte de carbohidratos de la ciudad y llegan como hombres solteros. El término glucogénico significa crear glucosa. En otras palabras, estamos convirtiendo proteínas en carbohidratos para seguir metabolizando las grasas y, desafortunadamente, el 99% de las proteínas utilizables en el cuerpo humano es tejido vivo llamado músculo. Esto se ilustra con el número 5 en la Figura 1-2 de la primera parte).
• Sin embargo, esta conversión puede no ser suficiente para satisfacer las demandas de energía del cuerpo, por lo que es posible que también sea necesario utilizar proteínas adicionales para producir energía. Esto representa a aquellos hombres en el bar deportivo que están interesados ​​en visitar el bar ciclista Krebs, pero solo por las bebidas especiales (es decir, para generar energía). Se cuelan por la puerta trasera del bar y se denominan aminoácidos cetogénicos, ya que producen principalmente energía. Sin embargo, también pueden producir cetonas que discutiremos a continuación. Recuerde, estas proteínas también se originan en el tejido muscular.

Entonces, ¿qué pasa con las mujeres solteras adicionales que se acumulan fuera del bar y que no pueden ingresar debido a la falta de hombres solteros? El gerente, siguiendo las leyes de la ciudad, informa a estas mujeres que no pueden holgazanear fuera del bar y deben alejarse. Para permitir que continúe la respiración mitocondrial, las mujeres solteras adicionales (acetil-CoA) se convierten en cetonas que luego pueden eliminarse de las mitocondrias y ponerse en circulación a través de la sangre. Esto se ilustra con el número 4 en la Figura 1-2 en la primera parte. Las cetonas representan compuestos fabricados como resultado de grasas metabolizadas de manera incompleta (y posiblemente proteínas cetogénicas). Las dos cetonas primarias fabricadas son acetoacetona y β-hidroxibutirato, que pueden ser utilizadas como combustible por casi todas las células del cuerpo, excepto el hígado y los glóbulos rojos que necesitan glucosa (1, 2). Cualquier cetona no utilizada por el cuerpo se convierte rápidamente en acetona para eliminarla del cuerpo porque las cetonas reducen el pH de la sangre (acidosis), lo que puede provocar una afección potencialmente mortal llamada cetoacidosis cuando se acumulan en grandes cantidades. La acetona es el mismo compuesto que se encuentra en el quitaesmalte de uñas y, a veces, cuando los niveles de cetonas en la sangre se elevan, es posible que se perciba un olor dulce a "acetona" en la orina, el aliento o el sudor, lo que indica un estado metabólico de supervivencia.

Conclusión: los 3 macronutrientes son indispensables en la producción de energía, pero la eliminación o restricción de carbohidratos de la dieta, especialmente durante períodos prolongados, puede alterar nuestras vías metabólicas normales, lo que puede tener consecuencias significativas (es decir, promover el concepto de grasa delgada al atacar proteína muscular que, a su vez, también ralentizará las tasas metabólicas en el cuerpo).

Referencias:

1. Kenny WL, Wilmore H y Costill DL. (2015). Fisiología del deporte y el ejercicio (6^th edición). Champaign, IL. Cinética humana.
2. Pocari J, Bryant CX y Comana F. (2015). Fisiología del Ejercicio, F.A. Davis Company, Filadelfia, PA.
3. Juekendrup AE. (2002). Regulación del metabolismo de las grasas en el músculo esquelético. Anales de la Academia de Ciencias de Nueva York, 967: 217 - 235.
4. Brooks GA. (1987). Metabolismo de aminoácidos y proteínas durante el ejercicio y la recuperación. Medicina y ciencia en deportes y ejercicio, 19: S150-S156.